WO2018214584A1 - 一种 3dB 电桥 - Google Patents

一种 3dB 电桥 Download PDF

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WO2018214584A1
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商顺超
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覃梅花
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port

Definitions

  • the present invention relates to a 3dB bridge.
  • the 3dB bridge is an electrical device that couples two signals of the same frequency into one signal output.
  • the wide frequency band 3DB bridge has always been the direction of the power divider class, and the broadband 3dB bridge is realized.
  • LTE long term evolution
  • the standard required frequency band is 2570MHz-2620MHz, covering the standard combiner and 3dB bridge.
  • a 3dB bridge includes: an upper layer and a lower layer disposed in parallel with the upper layer, and an insulating medium is disposed between the upper layer and the lower layer;
  • the upper layer includes two upper fourteen edge sub-pieces arranged side by side and having the same size and shape, and each upper four-layer sub-piece includes a first arm having two obtuse triangles and a second second arm.
  • the short bottom edges of the arms are connected; two sides of the second arm of each of
  • the lower layer includes two lower fourteen edge sub-pieces arranged side by side and having the same size and shape, and each lower four-layer sub-piece includes a fourth arm having two obtuse triangles and a fifth fifth arm.
  • the sides are respectively connected to the two long and short sides of the fifth arm, the short bottom sides of the two sixth arms are outward, and the obtuse angles of the two third arms are the same as the short sides of the fifth arm; a second connecting strip, the two ends of the second connecting strip are respectively connected with the short bottom edges of the sixth arms above the two lower fourteen side sub-sheets; two of the fifth arms of each lower fourteen side sub-pieces
  • the side is provided with a third adjusting groove corresponding to the second adjusting groove of the upper fourteen sub-sheets;
  • two resonant rods extend toward the center of the coupling groove, and two resonant grooves corresponding to the resonant rod are recessed inward on the resonant disc.
  • the thickness of the resonant disk is the same as the thickness of the upper fourteen sub-pieces.
  • first arm and the fourth arm are the same size and are all isosceles triangles.
  • the design frequency includes 2700Mhz of LTE, which can be obtained by computer simulation.
  • the bridge can achieve better coupling effect in the frequency from 0.77 Ghz to 2.8 Ghz.
  • FIG. 2 is a perspective exploded view of the present invention
  • FIG. 3 is a perspective view of an upper layer sheet of the present invention.
  • Figure 5 is a perspective view of the lower layer of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view of a lower layer of the present invention.
  • FIGS. 1 to 7 illustrate:
  • a 3dB bridge As shown in FIG. 1 to FIG. 7, a 3dB bridge according to the embodiment includes: an upper layer sheet 1 and a lower layer sheet 2 disposed in parallel with the upper layer sheet 1, between the upper layer sheet 1 and the lower layer sheet 2 The pad is provided with an insulating medium 3;
  • the upper layer 1 comprises two upper fourteen edge sub-pieces of the same size and shape arranged side by side, each upper fourteen sub-piece comprising a first arm 11 having two obtuse triangles, and a second rectangular shape.
  • the two arms 12 have the same short side length; further comprising a first connecting strip 14 having a zigzag shape, the two vertical arms of the first connecting strip 14 are located between the two layers of fourteen side sub-sheets, and the two first connecting strips 14 The ends are respectively connected to the short bottom edges of the third arm 13 below the two upper fourteen
  • the lower layer 2 includes two lower fourteen edge sub-pieces of the same size and shape arranged side by side, each lower fourteen sub-piece including a fourth arm 21 having two obtuse triangles, and a fifth rectangular shape.
  • the short sides of the arms 22 are of the same length; further comprising a second connecting strip 27 having a meandering shape, the two ends of the second connecting strip 27 being respectively connected to the short bottom edges of the sixth arms 23 above the two lower fourteen side sub-sheets
  • a third adjustment slot 24 corresponding to the second adjustment slot 18 of the upper fourteen sub-pieces is disposed on both sides of the fifth arm 22 of each lower fourteen-sided sub-sheet; the center of each lower four-layer sub-piece extends upward
  • the fifth arm 22 of the four-sided sub-sheet has a L
  • the insulating medium 3 is located between the upper fourteen side sub-sheet and the lower fourteen side sub-piece, specifically between the third arm 13 and the sixth arm 23.
  • the design frequency includes LTE's 2700Mhz, which can be obtained by computer simulation.
  • the bridge can achieve better coupling effect in the frequency range of 0.7Ghz to 2.8Ghz.
  • the upper layer 1 and the lower layer 2 both have a dielectric constant of 2.33-2.6.
  • the port standing wave ratio is less than 1.3.
  • the thickness of the upper layer 1 and the lower layer 2 is about 3.5-4 mm, and the power of the bridge can be up to 400 W.
  • the specific size can be optimized as follows:
  • the first arm 11 and the fourth arm 21 are the same size as the isosceles triangle, the two waist sides are: 25 mm, the bottom side length is 44 mm;
  • the second arm 1 2 and the fourth arm 21 are the same size, the short side is 44mm, the long side is: 87mm;
  • the third arm 13 and the sixth arm 23 are the same size, the short bottom side is 25mm, the long bottom side is 46mm, the height is: 18mm;
  • the first connecting belt 14 has a line width of 4 mm, a longitudinal arm length of 80 mm, and a lateral long arm length of 60 mm.
  • the first adjusting groove 17 has a line width of: 3 mm, a lateral groove length and a longitudinal groove length. The same is: 18mm, the second adjustment groove 18 and the third adjustment groove 24 are square, the same size, the side length is 10mm; the coupling groove 15 has a diameter of 32mm.
  • the first input arm 101 and the first output arm 102 have a line width of 2 mm, and the length is not required.
  • the height of the resonant column is 25 mm, and the diameter is smaller than the diameter of the resonant disk 25, and the diameter of the resonant disk 25 is 15 mm.
  • the upper fourteen edge sub-chip and the lower fourteen edge sub-chip are the same size. More stable performance
  • two resonant rods 16 extend toward the center of the coupling groove 15.
  • the resonant disk 25 is recessed inwardly with two harmonic grooves 26 corresponding to the resonant rod 16. It can reduce the waiting echo loss that forms the standing wave.
  • the diameter of the resonant disk 25 is smaller than the coupling groove.
  • the thickness of the resonant disk 25 is the same as the thickness of the upper fourteen sub-pieces. Both are 3. 8 mm.
  • the height of the auxiliary resonant column is the same as the thickness of the insulating medium 3.
  • the first arm 11 and the fourth arm 21 have the same size and are all isosceles triangles.
  • the third arm 13 and the sixth arm 23 are the same size and are all isosceles trapezoids.
  • the second adjustment slot 18 and the third adjustment slot 24 are the same size. All of the above features are to enhance the coupling effect and stabilize the port isolation.

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Abstract

本发明公开了一种3dB电桥，包括有上层片和与上层片平行设置的下层片，上层片和下层片之间垫设有绝缘介质；其设计频率包含LTE的2700Mhz，通过计算机仿真可以得到，本电桥其在频率0.7Ghz至2.8Ghz内可实现较好的耦合效果。

Description

一种 3dB电桥
技术领域
[0001] 本发明涉及一种 3dB电桥。
背景技术
[0002] 目前， 3dB电桥是一种将两种频率相同的信号进行耦合成一路信号输出的电器 件， 宽频率带 3DB电桥一直是功分器类努力的方向， 实现宽频 3dB电桥是目前迫 切需要的， 尤其是通信行业的新增标准 LTE中， LTE
标准要求的频段为 2570MHz-2620MHz， 覆盖该标准的合路器及 3dB电桥。
技术问题
问题的解决方案
技术解决方案
[0003] 本发明的目的在于克服以上所述的缺点， 提供一种 3dB电桥。
[0004] 为实现上述目的， 本发明的具体方案如下： 一种 3dB电桥： 包括有上层片和与 上层片平行设置的下层片， 上层片和下层片之间垫设有绝缘介质；
[0005] 上层片包括有两个并排设置的、 大小形状相同的上层十四边子片， 每个上层十 四边子片包括有两个钝角三角形的第一臂， 一个矩形的第二臂， 两个梯形的第 三臂； 两个第一臂的钝角均朝外， 两个第一臂的钝角所对底边分别与第二臂的 两个短边相连， 两个第三臂的长底边分别与第二臂的两个长短边相连， 两个第 三臂的短底边朝外， 两个第一臂的钝角所对底边与第二臂的短边长度相同； 还 包括有几字形的第一连接带， 第一连接带的两个竖臂位于两个层十四边子片之 间， 第一连接带的两端分别与两个上层十四边子片的下方的第三臂的短底边相 连； 每个上层十四边子片的第二臂的两侧设有呈中心对称设置的两组调整槽结 构， 每个调整槽结构包括有一个 π形的第一调整槽、 以及第一调整槽三条槽包围 区域内幵设的矩形第二调整槽， 第一调整槽的幵口朝向相邻第一臂的钝角一侧 ； 第二臂的中心设有一个圆形的耦合槽； 一个上层十四边子片的第二臂， 其底 边的一侧向下延伸出有 L形的第一输入臂， 第一输入臂的横杆朝外； 另一个上层 十四边子片的第二臂， 其底边的一侧向下延伸出有 L形的第一输出臂， 第一输出 臂的横杆朝外；
[0006] 下层片包括有两个并排设置的、 大小形状相同的下层十四边子片， 每个下层十 四边子片包括有两个钝角三角形的第四臂， 一个矩形的第五臂， 两个梯形的第 六臂； 两个第四臂的钝角均朝外， 两个第四臂的钝角所对底边分别与第五臂的 两个短边相连， 两个第六臂的长底边分别与第五臂的两个长短边相连， 两个第 六臂的短底边朝外， 两个第三臂的钝角所对底边与第五臂的短边长度相同； 还 包括有 Π形的第二连接带， 第二连接带的两端分别与两个下层十四边子片的上方 的第六臂的短底边相连； 每个下层十四边子片的第五臂的两侧设有与上层十四 子片的第二调整槽对应的第三调整槽； 每个下层十四边子片的中心向上延伸出 有辅助谐振柱， 辅助谐振柱的顶面设有谐振盘， 谐振盘位于耦合槽内； 一个下 层十四边子片的第五臂， 其顶边的一侧向上延伸出有 L形的第二输入臂， 第二输 入臂的横杆朝外； 另一个下层十四边子片的第五臂， 其顶边的一侧向上延伸出 有 L形的第二输出臂， 第二输出臂的横杆朝外。
[0007] 其中， 所述上层十四边子片和下层十四边子片大小相同。
[0008] 其中， 所述耦合槽的边上向中心延伸出有两个谐振杆， 谐振盘上向内凹陷有两 个与谐振杆对应的谐凹槽。
[0009] 其中， 所述谐振盘的直径小于耦合凹槽。
[0010] 其中， 所述谐振盘的厚度与上层十四子片的厚度相同。
[0011] 其中， 所述辅谐振柱的高度与绝缘介质的厚度相同。
[0012] 其中， 所述第一臂和第四臂的大小相同， 且均为等腰三角形。
[0013] 其中， 所述第三臂和第六臂大小相同， 且均为等腰梯形。
[0014] 其中， 所述第二调整槽和的第三调整槽大小相同。
发明的有益效果
有益效果
[0015] 其设计频率包含 LTE的 2700Mhz， 通过计算机仿真可以得到， 本电桥其在频率 0 .7Ghz至 2.8Ghz内可实现较好的耦合效果。 对附图的简要说明
附图说明
[0016] 图 1是本发明的俯视图；
[0017] 图 2是本发明的立体爆炸图；
[0018] 图 3是本发明的上层片立体图；
[0019] 图 4是本发明的上层片的俯视图；
[0020] 图 5是本发明的下层片立体图；
[0021] 图 6是本发明的下层片的俯视图；
[0022] 图 7是本发明的参数仿真图；
[0023] 图 1至图 7中的附图标记说明：
[0024] 1-上层片； 101-第一输入臂； 102-第一输出臂； 11-第一臂； 12-第二臂； 13-第 三臂； 14-第一连接带； 15-耦合槽； 16-谐振杆； 17-第一调整槽； 18-第二调整槽
[0025] 2-下层片； 201-第二输入臂； 202-第二输出臂； 21-第四臂； 22-第五臂； 23-第 六臂； 24-第三调整槽； 25-谐振盘； 26-谐凹槽； 27-第二连接带； 28-辅助谐振柱
[0026] 3-绝缘介质。
本发明的实施方式
[0027] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明， 并不是把本发明的 实施范围局限于此。
[0028] 如图 1至图 7所示， 本实施例所述的一种 3dB电桥： 包括有上层片 1和与上层片 1 平行设置的下层片 2， 上层片 1和下层片 2之间垫设有绝缘介质 3;
[0029] 上层片 1包括有两个并排设置的、 大小形状相同的上层十四边子片， 每个上层 十四边子片包括有两个钝角三角形的第一臂 11， 一个矩形的第二臂 12， 两个梯 形的第三臂 13; 两个第一臂 11的钝角均朝外， 两个第一臂 11的钝角所对底边分 别与第二臂 12的两个短边相连， 两个第三臂 13的长底边分别与第二臂 12的两个 长短边相连， 两个第三臂 13的短底边朝外， 两个第一臂 11的钝角所对底边与第 二臂 12的短边长度相同； 还包括有几字形的第一连接带 14， 第一连接带 14的两 个竖臂位于两个层十四边子片之间， 第一连接带 14的两端分别与两个上层十四 边子片的下方的第三臂 13的短底边相连； 每个上层十四边子片的第二臂 12的两 侧设有呈中心对称设置的两组调整槽结构， 每个调整槽结构包括有一个 Π形的第 一调整槽 17、 以及第一调整槽 17三条槽包围区域内幵设的矩形第二调整槽 18， 第一调整槽 17的幵口朝向相邻第一臂 11的钝角一侧； 第二臂 12的中心设有一个 圆形的耦合槽 15; —个上层十四边子片的第二臂 12， 其底边的一侧向下延伸出 有 L形的第一输入臂 101， 第一输入臂 101的横杆朝外； 另一个上层十四边子片的 第二臂 12， 其底边的一侧向下延伸出有 L形的第一输出臂 102， 第一输出臂 102的 横杆朝外；
[0030] 下层片 2包括有两个并排设置的、 大小形状相同的下层十四边子片， 每个下层 十四边子片包括有两个钝角三角形的第四臂 21， 一个矩形的第五臂 22， 两个梯 形的第六臂 23; 两个第四臂 21的钝角均朝外， 两个第四臂 21的钝角所对底边分 别与第五臂 22的两个短边相连， 两个第六臂 23的长底边分别与第五臂 22的两个 长短边相连， 两个第六臂 23的短底边朝外， 两个第三臂 13的钝角所对底边与第 五臂 22的短边长度相同； 还包括有 Π形的第二连接带 27， 第二连接带 27的两端分 别与两个下层十四边子片的上方的第六臂 23的短底边相连； 每个下层十四边子 片的第五臂 22的两侧设有与上层十四子片的第二调整槽 18对应的第三调整槽 24 ； 每个下层十四边子片的中心向上延伸出有辅助谐振柱 28， 辅助谐振柱 28的顶 面设有谐振盘 25， 谐振盘 25位于耦合槽 15内； 一个下层十四边子片的第五臂 22 ， 其顶边的一侧向上延伸出有 L形的第二输入臂 201， 第二输入臂 201的横杆朝外 ； 另一个下层十四边子片的第五臂 22， 其顶边的一侧向上延伸出有 L形的第二输 出臂 202， 第二输出臂 202的横杆朝外。
[0031] 组合吋， 绝缘介质 3位于上层十四边子片和下层十四边子片之间， 具体的位于 第三臂 13和第六臂 23之间。 其设计频率包含 LTE的 2700Mhz， 通过计算机仿真可 以得到， 本电桥其在频率 0.7Ghz至 2.8Ghz内可实现较好的耦合效果， 上层片 1和 下层片 2均采用介电常数为 2.33-2.6左右的导体； 图 7中， 其耦合值在上述要求频 段内的参数为 3dB左右， 完全符合设计要求， 端口隔离度在 28±5 dB左右， 其端 口驻波比小于 1.3。 上层片 1和下层片 2厚度在 3.5-4mm左右， 本电桥承载功率可达 400W。 为了达到最优化的耦合效果， 其具体尺寸可以优化为： 第一臂 11与第四 臂 21大小相同都是等腰三角形， 两条腰边为： 25mm， 底边长为 44mm; 第二臂 1 2和第四臂 21的大小相同， 短边为 44mm， 长边为： 87mm; 第三臂 13与第六臂 23 大小相同， 短底边为 25mm， 长底边为 46mm， 高为： 18mm; 第一连接带 14的线 宽为 4mm， 纵向臂长度为 80mm， 横向的长臂的长度为： 60mm， 其他做要求； 第一调整槽 17的线宽为： 3mm， 横槽长度和纵槽长度相同均为： 18mm， 第二调 整槽 18和第三调整槽 24均为正方形， 大小相同， 边长为 10mm; 耦合槽 15直径为 ： 32mm。 第一输入臂 101和第一输出臂 102线宽为 2mm， 长度不做要求。 谐振柱 的高度为 25mm， 直径小于谐振盘 25的直径即可， 谐振盘 25的直径的 15mm。
[0032] 本实施例中， 所述上层十四边子片和下层十四边子片大小相同。 性能更加稳定
[0033] 本实施例中， 所述耦合槽 15的边上向中心延伸出有两个谐振杆 16， 谐振盘 25上 向内凹陷有两个与谐振杆 16对应的谐凹槽 26。 能够减少形成驻波的吋候回波损 耗。
[0034] 本实施例中， 所述谐振盘 25的直径小于耦合凹槽。 本实施例中， 所述谐振盘 25 的厚度与上层十四子片的厚度相同。 均为 3.8mm， 本实施例中， 所述辅谐振柱的 高度与绝缘介质 3的厚度相同。 减少过大的间隙造成的耦合难度。 本实施例中， 所述第一臂 11和第四臂 21的大小相同， 且均为等腰三角形。 本实施例中， 所述 第三臂 13和第六臂 23大小相同， 且均为等腰梯形。 本实施例中， 所述第二调整 槽 18和的第三调整槽 24大小相同。 上述特征均为提升耦合效果， 稳定端口隔离 度的作用。
[0035] 以上所述仅是本发明的一个较佳实施例， 故凡依本发明专利申请范围所述的构 造、 特征及原理所做的等效变化或修饰， 包含在本发明专利申请的保护范围内

Claims

权利要求书
[权利要求 1] 一种 3dB电桥： 其特征在于:包括有上层片 （1) 和与上层片 （1) 平行 设置的下层片 （2) ， 上层片 （1) 和下层片 （2) 之间垫设有绝缘介 质 （3) ； 上层片 （1) 包括有两个并排设置的、 大小形状相同的上层 十四边子片， 每个上层十四边子片包括有两个钝角三角形的第一臂 （ 11) ， 一个矩形的第二臂 （12) ， 两个梯形的第三臂 （13) ； 两个第 一臂 （11) 的钝角均朝外， 两个第一臂 （11) 的钝角所对底边分别与 第二臂 （12) 的两个短边相连， 两个第三臂 （13) 的长底边分别与第 二臂 （12) 的两个长短边相连， 两个第三臂 （13) 的短底边朝外， 两 个第一臂 （11) 的钝角所对底边与第二臂 （12) 的短边长度相同； 还 包括有几字形的第一连接带 （14) ， 第一连接带 （14) 的两个竖臂位 于两个层十四边子片之间， 第一连接带 （14) 的两端分别与两个上层 十四边子片的下方的第三臂 （13) 的短底边相连； 每个上层十四边子 片的第二臂 （12) 的两侧设有呈中心对称设置的两组调整槽结构， 每 个调整槽结构包括有一个 Π形的第一调整槽 （17) 、 以及第一调整槽 (17) 三条槽包围区域内幵设的矩形第二调整槽 （18) ， 第一调整槽 (17) 的幵口朝向相邻第一臂 （11) 的钝角一侧； 第二臂 （12) 的中 心设有一个圆形的耦合槽 （15) ； 一个上层十四边子片的第二臂 （12 ) ， 其底边的一侧向下延伸出有 L形的第一输入臂 （101) ， 第一输 入臂 （101) 的横杆朝外； 另一个上层十四边子片的第二臂 （12) ， 其底边的一侧向下延伸出有 L形的第一输出臂 （102) ， 第一输出臂
(102) 的横杆朝外； 下层片 （2) 包括有两个并排设置的、 大小形状 相同的下层十四边子片， 每个下层十四边子片包括有两个钝角三角形 的第四臂 （21) ， 一个矩形的第五臂 （22) ， 两个梯形的第六臂 （23 ) ； 两个第四臂 （21) 的钝角均朝外， 两个第四臂 （21) 的钝角所对 底边分别与第五臂 （22) 的两个短边相连， 两个第六臂 （23) 的长底 边分别与第五臂 （22) 的两个长短边相连， 两个第六臂 （23) 的短底 边朝外， 两个第三臂 （13) 的钝角所对底边与第五臂 （22) 的短边长 度相同； 还包括有 Π形的第二连接带 （27) ， 第二连接带 （27) 的两 端分别与两个下层十四边子片的上方的第六臂 （23) 的短底边相连； 每个下层十四边子片的第五臂 （22) 的两侧设有与上层十四子片的第 二调整槽 （18) 对应的第三调整槽 （24) ； 每个下层十四边子片的中 心向上延伸出有辅助谐振柱 （28) ， 辅助谐振柱 （28) 的顶面设有谐 振盘 （25) ， 谐振盘 （25) 位于耦合槽 （15) 内； 一个下层十四边子 片的第五臂 （22) ， 其顶边的一侧向上延伸出有 L形的第二输入臂 （ 201) ， 第二输入臂 （201) 的横杆朝外； 另一个下层十四边子片的第 五臂 （22) ， 其顶边的一侧向上延伸出有 L形的第二输出臂 （202) ， 第二输出臂 （202) 的横杆朝外。
[权利要求 2] 根据权利要求 1所述的一种 3dB电桥： 其特征在于:所述上层十四边子 片和下层十四边子片大小相同。
[权利要求 3] 根据权利要求 1所述的一种 3dB电桥： 其特征在于:所述耦合槽 （15) 的边上向中心延伸出有两个谐振杆 （16) ， 谐振盘 （25) 上向内凹陷 有两个与谐振杆 （16) 对应的谐凹槽 （26) 。
[权利要求 4] 据权利要求 1所述的一种 3dB电桥： 其特征在于:所述谐振盘 （25) 的 直径小于耦合凹槽。
[权利要求 5] 据权利要求 1所述的一种 3dB电桥： 其特征在于:所述谐振盘 （25) 的 厚度与上层十四子片的厚度相同。
[权利要求 6] 据权利要求 1所述的一种 3dB电桥： 其特征在于:所述辅谐振柱的高度 与绝缘介质 （3) 的厚度相同。
[权利要求 7] 据权利要求 1所述的一种 3dB电桥： 其特征在于:所述第一臂 （11) 和 第四臂 （21) 的大小相同， 且均为等腰三角形。
[权利要求 8] 据权利要求 1所述的一种 3dB电桥： 其特征在于:所述第三臂 （13) 和 第六臂 （23) 大小相同， 且均为等腰梯形。
[权利要求 9] 据权利要求 1所述的一种 3dB电桥： 其特征在于:所述第二调整槽 （18
) 和的第三调整槽 （24) 大小相同。
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